TW202006872A - 晶圓搬運設備與其方法 - Google Patents

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Abstract

一種方法包括以下步驟。將晶圓載具設置到裝載埠上。藉由晶圓載具中的第一感測器偵測槽在晶圓載具中的高度。根據所偵測的槽的高度來調節晶圓傳遞裝置的高度。在晶圓傳遞裝置的經調節高度處藉由晶圓傳遞裝置向槽移動晶圓。

Description

晶圓搬運設備與其方法
多個半導體基板通常在整個半導體製造工廠(亦稱為「晶圓廠」)中由晶圓載具在不同的晶圓處理工具或設備的裝載埠之間一起批量儲存及運輸。此種工具大體執行各種操作：光微影、蝕刻、材料/膜沉積、固化、退火、檢查、或在積體電路晶片製造時使用的其他製程。晶圓載具可為前開式晶圓傳送盒(front opening unified pod；FOUP)，此前開式晶圓傳送盒為經設計為在受控環境中固持從300毫米至450毫米大小變化的晶圓的外殼。通常，晶圓載具固持大約25個晶圓。個別晶圓在前開式晶圓傳送盒中垂直地堆疊，並且儲存在具有多個單獨的晶圓擱架或槽的晶圓支撐框架中。
100‧‧‧晶圓搬運設備
110‧‧‧晶圓載具
111‧‧‧內壁
112‧‧‧訊號發射器
113‧‧‧第一處理器
114‧‧‧擱架
114a‧‧‧擱架
114b‧‧‧擱架
114b’‧‧‧上表面
120、120’‧‧‧第一感測器
130‧‧‧晶圓傳遞裝置
131‧‧‧訊號接收器
132‧‧‧第二感測器
133‧‧‧控制器
134‧‧‧第二處理器
135‧‧‧終端效應器
140‧‧‧裝載埠
200‧‧‧晶圓
S101‧‧‧步驟
S102‧‧‧步驟
S103‧‧‧步驟
S104‧‧‧步驟
S105‧‧‧步驟
S106‧‧‧步驟
S107‧‧‧步驟
S108‧‧‧步驟
S109‧‧‧步驟
S110‧‧‧步驟
S111‧‧‧步驟
S112‧‧‧步驟
S113‧‧‧步驟
S114‧‧‧步驟
S115‧‧‧步驟
S116‧‧‧步驟
S201‧‧‧步驟
S202‧‧‧步驟
S203‧‧‧步驟
S204‧‧‧步驟
當結合隨附圖式閱讀時，自以下詳細描述將很好地理解本揭露之態樣。應注意，根據工業中的標準實務，各個特徵並非按比例繪製。事實上，出於論述清晰之目的，可任意增加或減小各個特徵之尺寸。
第1圖為根據本揭露的一些實施例的晶圓搬運設備的示意圖。
第2圖為第1圖的晶圓載具的正視圖。
第3圖為第1圖的晶圓傳遞裝置的俯視圖。
第4A圖及第4B圖為根據本揭露的一些實施例的裝載或卸載晶圓的方法的流程圖。
以下揭露內容提供許多不同實施例或實例，以便實施所提供標的之不同特徵。下文描述部件及佈置之具體實例以簡化本揭露。當然，此等僅為實例且並不意欲為限制性。例如，以下描述中在第二特徵上方或第二特徵上形成第一特徵可包括以直接接觸形成第一特徵及第二特徵的實施例，且亦可包括在第一特徵與第二特徵之間形成額外特徵以使得第一特徵及第二特徵可不處於直接接觸的實施例。另外，本揭露可在各個實例中重複元件符號及/或字母。此重複是出於簡便性及清晰的目的且本身並不指示所論述之各個實施例及/或配置之間的關係。
另外，為了便於描述，本文可使用空間相對性術語(諸如「之下」、「下方」、「下部」、「上方」、「上部」及類似者)來描述諸圖中所示出之一個元件或特徵與另一元件(或多個元件)或特徵(或多個特徵)之關係。除了諸圖所描繪之定向外，空間相對性術語意欲包含使用或操作中裝置之不同定向。設備可經其他方式定向(旋轉90度或處於其他定向)且由此可類似解讀本文所使用之空間相對性描述詞。
參考第1圖及第2圖。第1圖是根據本揭露的一些實施例的晶圓搬運設備100的示意圖。第2圖是第1圖的晶圓載具110的正視圖。如第1圖至第2圖所示，本揭露的一些實施例提供了晶圓搬運設備100。晶圓搬運設備100包括晶圓載具110及複數個第一感測器120。在一些實施例中，晶圓載具110是前開式晶圓傳送盒或前開式晶圓通用盒，均縮寫為FOUP。在一些實施例中，晶圓搬運設備100進一步包括裝載埠140。將晶圓載具110設置到裝載埠140上。作為FOUP的晶圓載具110在晶圓載具110內部的受控環境(諸如溫度受控環境)中牢固且安全地固持複數個晶圓200(在第1圖及第2圖中圖示了幾個晶圓)。晶圓載具110亦允許傳遞晶圓200用於由其他機器處理或量測。此外，晶圓載具110具有複數個槽S。槽S設置在晶圓載具110的內壁111上，並且第一感測器120在晶圓載具110的內壁111上設置且相對於槽S的位置定位。第一感測器120配置為分別偵測槽S的高度及定向。換言之，第一感測器120以一對一方式對應於槽S。更具體而言，第一感測器120的每一個配置為偵測對應槽S的高度及定向。槽S的定向是槽S相對於水平面傾斜的角度。另一方面，在一些實施例中，第一感測器120是紅外輻射(IR)感測器或其他適宜感測器。
從結構上而言，在晶圓載具110的內壁111上設置的槽S配置為用於固持晶圓200。晶圓200分別由獨立的槽S固持。換言之，晶圓200的一個由槽S的特定槽固持。可以在晶圓載具110內固持的晶圓200的直徑可以在從約200毫米至約480毫米的範圍中。在一些實施例中，晶圓載具110可以具有 用於固持大於25件晶圓200的大於25個槽S或者用於固持小於25件晶圓200的小於25個槽S(作為最大值)。
更具體而言，如第1圖所示，晶圓載具110具有腔室C及第一開口O1。腔室C由晶圓載具110的內壁111定義。腔室C及第一開口O1沿著第一方向D1彼此連通。第一開口O1允許實質上沿著第一方向D1將晶圓200放置在晶圓載具110的腔室C內或從此腔室移除晶圓200。換言之，晶圓200穿過第一開口O1進入晶圓載具110的腔室C中或離開腔室C。槽S實質上沿著第二方向D2佈置在內壁111上的晶圓載具110的腔室C中。第二方向D2實質上與第一方向D1正交。槽S實質上沿著第一方向D1延伸。另外，槽S的每一個具有面向第一開口O1的第二開口O2。第二開口O2的每一個配置為允許將晶圓200的一個插入對應槽S中。例如，如第1圖所示，第一方向D1是實質上水平的，而第二方向D2是實質上垂直的。當藉由晶圓傳遞裝置130將晶圓200的一個實質上沿著第一方向D1穿過第一開口O1移動到腔室C中時，晶圓200穿過對應的第二開口O2並且插入晶圓載具110的對應槽S中且由槽S固持。相反，當藉由晶圓傳遞裝置130將晶圓200的一個實質上沿著第一方向D1穿過第一開口O1移動遠離腔室C時，晶圓200穿過對應的第二開口O2移動遠離對應槽S。另外，晶圓200實質上佈置在晶圓載具110的腔室C中的第二方向D2上。同時，第一感測器120實質上沿著第二方向D2在腔室C中且遠離第一開口O1設置。
在一些實施例中，晶圓載具110包括覆蓋第一開口O1的門(未圖示)。當門打開時，允許晶圓200進入或離開 晶圓載具110的腔室C。當門關閉時，限制晶圓載具110的腔室C，並且不允許晶圓200進入或離開晶圓載具110的腔室C。
此外，如第1圖所示，晶圓搬運設備100進一步包括晶圓傳遞裝置130。晶圓傳遞裝置130配置為固持晶圓200的一個且將此晶圓200穿過晶圓載具110的第一開口O1移動到腔室C中的對應槽S。另外，晶圓傳遞裝置130亦配置為固持晶圓200的一個且將此晶圓200穿過晶圓載具110的第一開口O1移動遠離腔室C中的對應槽S。在一些實施例中，晶圓傳遞裝置130可以是機械臂。如上文提及，第一感測器120的每一個配置為偵測對應槽S的高度及定向。同時，晶圓傳遞裝置130的高度及定向是可調節的。晶圓傳遞裝置130的定向指由晶圓傳遞裝置130固持的晶圓200與水平面傾斜的角度。更具體而言，晶圓傳遞裝置130的移動的高度及定向能夠根據對應的第一感測器120所偵測的對應槽S的高度及定向來調節。在一些實施例中，晶圓傳遞裝置130的移動是實質上沿著第一方向D1。如第1圖所示，晶圓傳遞裝置130的移動產生晶圓200到晶圓載具110的腔室C中或遠離腔室C的移動路徑MP。藉由根據對應的第一感測器120所偵測的對應槽S的高度及定向來調節晶圓傳遞裝置130的移動的高度及定向，當藉由晶圓傳遞裝置130將晶圓200實質上沿著第一方向D1移動到晶圓載具110的腔室C中或遠離腔室C時，晶圓200的移動路徑MP的高度及定向實質上與對應槽S的高度及定向相同。
當對應的第一感測器120所偵測的對應槽S的高度高於晶圓傳遞裝置130的移動高度時，晶圓傳遞裝置130隨 後將晶圓傳遞裝置130的移動高度調節到較高高度，使得晶圓傳遞裝置130的移動高度與對應的第一感測器120所偵測的對應槽S的高度對準。相反，當對應的第一感測器120所偵測的對應槽S的高度低於晶圓傳遞裝置130的移動高度時，晶圓傳遞裝置130隨後將晶圓傳遞裝置130的移動高度調節到較低高度，使得晶圓傳遞裝置130的移動高度與對應的第一感測器120所偵測的對應槽S的高度對準。
由於在晶圓200的移動路徑MP的定向實質上與上文提及的對應槽S的定向相同時，晶圓200的移動路徑MP的高度可以實質上與對應槽S的高度相同，則當晶圓200進入晶圓載具110的腔室C中時，移動晶圓200或晶圓傳遞裝置130均不會不適當地與晶圓載具110的內壁111或已經插入相鄰槽S中的晶圓200接觸。以此方式，在將晶圓200移動到晶圓載具110的腔室C中期間移動晶圓200或相鄰晶圓200受到破壞或刮傷的機會顯著降低。
晶圓傳遞裝置130到晶圓載具110的腔室C中或遠離腔室C的移動路徑定義晶圓200的移動路徑MP。因此，晶圓200的移動路徑MP的高度及定向實質上與晶圓傳遞裝置130的移動路徑的高度及定向相同。在晶圓200離開晶圓載具110的腔室C的情形中，晶圓傳遞裝置130首先進入晶圓載具110的腔室C中，而不固持任何晶圓。由於晶圓傳遞裝置130的移動路徑的高度及定向實質上與上文提及的晶圓200的移動路徑MP的高度及定向相同，晶圓傳遞裝置130的移動路徑的高度及定向亦與對應槽S的高度及定向相同。當晶圓傳遞裝置 130進入晶圓載具110的腔室C中時，晶圓傳遞裝置130不會不適當地與移動離開的晶圓200(晶圓200在相鄰槽S處設置)或晶圓載具110的內壁111接觸。以此方式，在將晶圓傳遞裝置130移動到晶圓載具110的腔室C中期間移動離開的晶圓200或相鄰晶圓200受到破壞或刮傷的機會顯著降低。
此外，在晶圓傳遞裝置130進入晶圓載具110的腔室C中之後，移動遠離晶圓載具110的腔室C的晶圓200由晶圓傳遞裝置130固持並且與晶圓傳遞裝置130一起移動遠離腔室C。再者，由於晶圓傳遞裝置130的移動路徑的高度及定向與上文提及的對應槽S的高度及定向相同，當晶圓200離開晶圓載具110的腔室C時，移動晶圓200或晶圓傳遞裝置130均不會不適當地與晶圓載具110的內壁111或在相鄰槽S處設置的晶圓200接觸。以此方式，在將晶圓200移動離開晶圓載具110的腔室C期間移動晶圓200或相鄰晶圓200受到破壞或刮傷的機會顯著降低。
如第1圖所示，晶圓載具110具有訊號發射器112，而晶圓傳遞裝置130具有訊號接收器131。訊號發射器112電氣連接到第一感測器120。在一些實施例中，訊號發射器112配置為收集對應的第一感測器120所偵測的對應槽S的高度及定向的訊號並且將訊號發送到訊號接收器131。根據訊號接收器131所接收的訊號，晶圓傳遞裝置130實質上沿著第二方向D2的高度以及相對於水平面的傾斜是可調節的。在將訊號從訊號發射器112發送到訊號接收器131之後，晶圓傳遞裝置130 隨後根據訊號接收器131所接收的訊號來調節晶圓傳遞裝置130的移動的高度及定向。
此外，當第一感測器120所偵測的對應槽S的高度及定向超出預定範圍時，訊號發射器112即刻向訊號接收器131發送警報訊號。在訊號接收器131接收警報訊號之後，訊號接收器131立即停止晶圓傳遞裝置130將晶圓200移動到對應槽S。以此方式，在將晶圓200移動到晶圓載具110的腔室C中期間移動晶圓200或相鄰晶圓200受到破壞或刮傷的機會顯著降低。另外，預定範圍包括對應槽S的預定高度範圍及預定角度範圍。在一些實施例中，預定高度範圍在正負約3奈米之間變化。另一方面，對應槽S的預定角度範圍由對應槽S的高度差導致。對應槽S的高度差是在槽S下方的對應擱架(將在下文詳細論述)的最高點與最低點之間的高度差。在一些實施例中，允許對應槽S的此高度差在約5毫米與約20毫米之間。
如第1圖至第2圖所示，晶圓載具110設置有複數個擱架114。擱架114實質上沿著第二方向D2在晶圓載具110的內壁111上佈置。相鄰擱架114實質上沿著第二方向D2彼此分開。槽S實質上沿著第二方向D2在相鄰擱架114之間定位。
以第2圖上的擱架114a及114b為例。槽S’在擱架114a與114b之間定位。擱架114a在槽S’的頂部上，而擱架114b在槽S’的底部之下。晶圓200將在槽S’中設置，並且將放置在擱架114b的上表面114b’在一些實施例中，將擱架114b的上表面114b’為參考高度。在此情形中，第一感測器120’偵測擱架114b的上表面114b’高度及傾斜，亦即，定向。如上 文提及，訊號發射器112從第一感測器120’收集訊號並且將訊號發送到訊號接收器131。
當晶圓傳遞裝置130的訊號接收器131所接收的訊號表明槽S’的高度高於晶圓傳遞裝置130的移動高度時，晶圓傳遞裝置130隨後將晶圓傳遞裝置130的移動高度調節到較高高度，使得晶圓傳遞裝置130的移動高度高於槽S’的高度。在一些實施例中，在晶圓傳遞裝置130的移動高度與槽S’的高度之間的高度差是在從約0奈米至約3奈米的範圍中。以此方式，若晶圓傳遞裝置130的定向(亦即，如上文提及的晶圓200的傾斜)與槽S’的定向對準，則晶圓200可以移動到腔室C中(請參見第1圖)並且進入晶圓載具110的槽S’，而皆不接觸擱架114a或擱架114b，並且在將晶圓200移動到晶圓載具110的腔室C中期間移動晶圓200或相鄰晶圓受到破壞或刮傷的機會顯著降低。
相反，當晶圓傳遞裝置130的訊號接收器131所接收的訊號表明槽S’的高度低於晶圓傳遞裝置130的移動高度時，晶圓傳遞裝置130隨後將晶圓傳遞裝置130的移動高度調節到較低高度，使得晶圓傳遞裝置130的移動高度低於槽S’的高度。在一些實施例中，在晶圓傳遞裝置130的移動高度與槽S’的高度之間的高度差是在從約0奈米至約3奈米的範圍中。類似地，若晶圓傳遞裝置130的定向(亦即，如上文提及的晶圓200的傾斜)與槽S’的定向對準，則晶圓200可以移動到腔室C中並且進入晶圓載具110的槽S’，而不接觸擱架114a或擱架114b，並且在將晶圓200移動到晶圓載具110的腔室C 中期間移動晶圓200或相鄰晶圓受到破壞或刮傷的機會顯著降低。
此外，例如，在晶圓搬運設備100的操作之前將擱架114b的上表面114b’高度預置為槽S’相對於第一感測器120’的具體值。此具體值是槽S’的預定高度，此預定高度繼而是其上設置晶圓200的擱架114b的上表面114b’標準高度。
實務上，允許槽S’的預定高度的容限，並且將此容限定義為預定範圍。在一些實施例中，例如，預定範圍是槽S’的預定高度正負約3奈米。這是晶圓200可以移動到晶圓載具110的腔室C中而不接觸晶圓載具110的內壁111的範圍。以此方式，當槽S’的水平在預定範圍內時，在將晶圓200移動到晶圓載具110的腔室C中期間移動晶圓200及相鄰晶圓200受到破壞或刮傷的機會顯著降低。
類似地如上文提及，當第一感測器120所偵測的擱架114b的上表面114b’高度超出預定範圍時，訊號發射器112即刻向訊號接收器131發送警報訊號。在訊號接收器131接收警報訊號之後，訊號接收器131立即停止晶圓傳遞裝置130將晶圓200移動到槽S’。
此外，如第1圖所示，晶圓載具110具有第一處理器113。第一處理器113電氣連接到第一感測器120，並且第一處理器113配置為記錄晶圓載具110的使用率。例如，第一處理器113記錄其中設置晶圓200的槽S的頻率或時間長度，作為 晶圓載具110的使用率的參考。此使用率可以是用於使用者在適宜情況下安排對晶圓載具110的維護的一條有用資訊。
參考第3圖。第3圖是第1圖的晶圓傳遞裝置130的俯視圖。在一些實施例中，如第1圖及第3圖所示，晶圓傳遞裝置130具有第一感測器132及終端效應器135。終端效應器135配置為固持晶圓200。第二感測器132在晶圓傳遞裝置130上設置，並且在晶圓傳遞裝置130的移動高度處定位。當晶圓傳遞裝置130將晶圓200移動到對應槽S時，第二感測器132配置為與對應的第一感測器120的高度對準且連通。換言之，在將晶圓200移動到對應槽S之前，第二感測器132偵測到晶圓傳遞裝置130的高度與對應槽S的高度對準。具體而言，當偵測到晶圓傳遞裝置130的高度與對應槽S的高度對準時，將晶圓200移動到對應槽S。相反，當偵測到晶圓傳遞裝置130的高度不與對應槽S的高度對準時，停止將晶圓200移動到對應槽S。
在一些實施例中，第二感測器132是紅外輻射(IR)感測器或其他適宜感測器。在第二感測器132的操作期間，第二感測器132將紅外線發射到對應的第一感測器120。第一感測器120隨後接收紅外線作為訊號並且將另一紅外線作為反饋訊號發射到第二感測器132。在第二感測器132接收回饋訊號的情形中，決定晶圓傳遞裝置130的移動高度與對應槽S的高度對準。因此，將晶圓200移動到對應槽S。
為了解釋起見，再次以第2圖上的槽S’為例。第一感測器120’對應於槽S’。當將晶圓200移動到腔室C並且進入槽S’時，晶圓傳遞裝置130的移動高度以及因此在晶圓 傳遞裝置130上的第二感測器132是處於與第一感測器120’對準的高度，並且因此第二感測器132從第一感測器120’接收反饋紅外線。同時，基於是否接收到反饋紅外線，第二感測器132偵測到晶圓傳遞裝置130的移動高度是否與對應槽S的高度對準。當晶圓傳遞裝置130上的第二感測器132與第一感測器120’對準並連通時，晶圓可以移動到晶圓載具110的腔室C中而不接觸晶圓載具110的內壁111。以此方式，當晶圓傳遞裝置130上的第二感測器132的高度與第一感測器120’對準並且從第一感測器120’接收反饋紅外線時，在將晶圓200移動到晶圓載具110的腔室C中期間晶圓200及相鄰晶圓200受到破壞或刮傷的機會有效降低。
另外，如第1圖及第3圖所示，晶圓傳遞裝置130具有控制器133，此控制器控制晶圓傳遞裝置130的移動的發起及終止。例如，一旦決定終端效應器135與對應槽S對準，控制器133發起終端效應器135的水平移動(亦即，沿著第一方向D1)而前進到晶圓載具110。另一方面，若在終端效應器135的移動期間決定終端效應器135與對應槽S未對準，則控制器133立即基於此決定來停止終端效應器135的移動。在一些實施例中，控制器133電氣連接到第二感測器132。此外，控制器133配置為當第二感測器132未從第一感測器120接收反饋紅外線(亦即，第二感測器132的高度不同於對應的第一感測器120的高度)時立即停止終端效應器135的水平移動。
在一些實施例中，控制器133進一步控制第二感測器132的IR偵測操作的發起及終止。更詳細而言，控制器133 發起終端效應器135的垂直移動(亦即，沿著第二方向D2)並且在一高度處停止此垂直移動。在控制器133停止終端效應器135的垂直移動之後，控制器133發起第二感測器132的IR偵測操作以決定終端效應器135的高度是否與槽S的高度對準。在終端效應器135的水平移動(亦即，沿著第一方向D1)期間，第二感測器132可保持執行IR偵測操作。在控制器133停止終端效應器135的水平移動之後，控制器133可停止第二感測器132的IR偵測操作。
為了解釋起見，以第2圖中的第一感測器120’為例。更詳細而言，將第一感測器120’的高度預置為具體值，此具體值繼而是第一感測器120’相對於槽S’的預定高度。
實務上，允許第一感測器120’的預定高度的容限，並且將容限定義為預定範圍。在一些實施例中，例如，預定範圍是第一感測器120’的預定高度的正負約3奈米。這是晶圓200可以移動到晶圓載具110的腔室C中而不接觸晶圓載具110的內壁111的範圍。以此方式，當第二感測器132的高度是在第一感測器120’的預定範圍內時，在將晶圓200移動到晶圓載具110的腔室C中期間移動晶圓200及相鄰晶圓200受到破壞或刮傷的機會顯著降低。相反，當第二感測器132的高度超出第一感測器120’的預定範圍時，控制器133配置為停止晶圓傳遞裝置130將晶圓200移動到槽S’。
此外，在一些實施例中，控制器133電氣連接到訊號接收器131。當晶圓傳遞裝置130的訊號接收器131所接收的訊號表明槽S’的高度高於晶圓傳遞裝置130的移動高度 時，控制器133隨後控制晶圓傳遞裝置130將移動高度調節到較高高度，使得晶圓傳遞裝置130的移動高度高於槽S’的高度。實務上，在晶圓傳遞裝置130的移動高度與槽S’的高度之間的高度差是處於奈米尺度。以此方式，若晶圓傳遞裝置130的定向與槽S’的定向對準，則晶圓200可以移動到腔室C中並且進入晶圓載具110的槽S’而不接觸擱架114a或擱架114b，並且在將晶圓200移動到晶圓載具110的腔室C中期間移動晶圓200及相鄰晶圓200受到破壞或刮傷的機會顯著降低。
相反，當晶圓傳遞裝置130的訊號接收器131所接收的訊號表明槽S’的高度低於晶圓傳遞裝置130的移動高度時，控制器133隨後控制晶圓傳遞裝置130將移動高度調節到較低高度，使得晶圓傳遞裝置130的移動高度低於槽S’的高度。實務上，在晶圓傳遞裝置130的移動高度與槽S’的高度之間的高度差是亦處於奈米尺度。類似地，晶圓200可以移動到腔室C中並且進入晶圓載具110的槽S’而不接觸擱架114a或擱架114b，並且在將晶圓200移動到晶圓載具110的腔室C中期間晶圓200受到破壞或刮傷的機會顯著降低。
另一方面，如第1圖及第3圖所示，晶圓傳遞裝置130具有第二處理器134。第二處理器134電氣連接到第二感測器132，並且第二處理器134配置為記錄晶圓傳遞裝置130的使用率。例如，第二處理器134記錄由晶圓傳遞裝置130固持且移動的晶圓200的量。此使用率可以是用於使用者在適宜情況下安排對晶圓傳遞裝置130的維護的一條有用資訊。
簡要而言，在如上文論述的晶圓載具110的腔室C內部設置的第一感測器120存在的情況下，在將晶圓200移動到腔室C中並且進入對應槽S之前偵測到相應槽S的高度及定向。此外，第一處理器113可以決定在將晶圓200移動到腔室C中並且進入對應槽S之前偵測的相應槽S的高度及定向是否超出預定的可接受範圍。因此，儘管存在對晶圓載具110的變形、裝載埠140的異常調平、或意外碰撞(諸如地震)等，在將晶圓200移動到晶圓載具110的腔室C中期間移動晶圓200或已經在相鄰槽S中的晶圓200受到破壞或刮傷的機會顯著降低。
另外，在晶圓傳遞裝置130的第二感測器132存在的情況下，當晶圓傳遞裝置130將晶圓200移動到對應槽S時，晶圓傳遞裝置130的移動高度與對應的第一感測器120的高度對準。因此，儘管存在對晶圓傳遞裝置130的變形或晶圓搬運設備100的校準錯誤，在將晶圓200移動到晶圓載具110的腔室C中期間移動晶圓200或已經在相鄰槽S中的晶圓200受到破壞或刮傷的機會顯著降低。
因此，在晶圓載具內部設置的第一感測器的存在用於當將晶圓移動到晶圓載具中或遠離晶圓載具時有助於調節晶圓傳遞裝置相對於對應槽的移動的高度及定向。另外，在晶圓傳遞裝置上設置的第二感測器的存在進一步有助於當將晶圓移動到晶圓載具中或遠離晶圓載具時偵測晶圓傳遞裝置與對應槽的對準。換言之，在晶圓載具內部設置的第一感測器以及在晶圓傳遞裝置上設置的第二感測器的存在形成一起或 獨立地用於保證將晶圓移動到晶圓載具的腔室中或遠離此腔室而不導致對晶圓的破壞或刮傷的兩種機制。
第4A圖及第4B圖是根據本揭露的一些實施例的裝載或卸載晶圓的方法的流程圖。方法可在用於在晶圓上執行半導體製造製程(例如，沉積、光微影、蝕刻、化學機械拋光等等)的晶圓廠中實施。方法可使用如第1圖至第3圖示出的晶圓搬運設備來執行，並且因此為了清晰起見，如先前關於第1圖至第3圖論述的晶圓搬運設備的元件將用於描述下文的方法。將理解，額外操作可以在方法之前、期間及之後實施，並且可以替換、消除或來回移動一些操作以獲得方法的額外實施例。
方法開始於步驟S101，此處將晶圓載具110(例如，FOUP)設置到裝載埠140上。將晶圓載具110設置到裝載埠140上可包括使用自動材料搬運系統(AHMS)中的額外負擔運輸(OHT)系統的車輛(vehicle)將晶圓載具110運輸到裝載埠140。在一些實施例中，裝載埠140具有處理腔室，諸如沉積腔室、蝕刻腔室、化學機械(chemical mechanical，CMP)等等。在一些實施例中，裝載埠具有群集工具，包括如上文論述的各種製程。
方法隨後繼續進行到步驟S102，此處偵測到晶圓載具110中的槽S的高度及定向。在一些實施例中，每個槽S的高度及定向可以使用其中對應的第一感測器120來偵測。
方法隨後繼續進行到步驟S103，此處決定所偵測的晶圓載具110中的槽S的高度及定向是否在預定的可接受範 圍內。此決定可以使用電氣連接到第一感測器120的第一處理器113執行。當步驟S103中的決定決定了所偵測的槽S的高度及定向中的至少一個超出預定的可接受範圍時，方法繼續進行到步驟S201，此處將警報訊號從晶圓載具110的訊號發射器112發送到晶圓傳遞裝置130的訊號接收器131。一旦晶圓傳遞裝置130的訊號接收器131接收到警報訊號，方法繼續進行到步驟S202，此處停止終端效應器135的水平移動(若其水平地移動)。然後，方法可選地繼續進行到步驟S203，此處手動或自動地檢驗晶圓載具110以檢查晶圓載具110對於含有晶圓而言是否是可接受的。
當步驟S103中的決定決定了所有偵測的槽S的高度及定向是在預定的可接受範圍內時，方法繼續進行到步驟S104，此處將所偵測的槽S的高度及定向發送到晶圓傳遞裝置130。發送所偵測的槽S的高度及定向可以使用從晶圓載具110的訊號發射器112到晶圓傳遞裝置130的訊號接收器131的無線通訊來執行。
方法隨後繼續進行到步驟S105，此處終端效應器135基於所偵測的槽S的高度的一個來垂直地移動。以此方式，終端效應器135可以垂直地移動到與所偵測的一個槽S(後文可以稱為目標槽S)的高度對準的高度。在此步驟，終端效應器135的高度可以根據所偵測的目標槽S的高度來調節。終端效應器135的垂直移動可以使用與終端效應器135機械連接的電動機(例如，伺服電動機)執行。
在終止終端效應器135的垂直移動之後，方法繼續進行到步驟S106，此處終端效應器135基於所偵測的目標槽S的定向而傾斜及/或旋轉。以此方式，終端效應器135的定向可以與所偵測的目標槽S的定向對準。傾斜及/或旋轉終端效應器135可以使用與終端效應器135機械連接的電動機(例如，伺服電動機)執行。在目標槽S不傾斜並且保持與終端效應器135水平之一些實施例中，可以跳過步驟S106的步驟。
方法隨後繼續進行到步驟S107，此處發起終端效應器135朝向目標槽S的水平移動。終端效應器135的水平移動可以使用與終端效應器135機械連接的電動機(例如，伺服電動機)執行。
方法隨後繼續進行到步驟S108，此處發起IR偵測。在一些實施例中，例如，發起IR偵測包括開始從終端效應器135上的第二感測器132朝向晶圓載具110發射紅外線，接著開始使用第二感測器132偵測來自晶圓載具110的反饋紅外線。在一些實施例中，步驟S108可以在步驟S107之前執行。更詳細而言，在發起終端效應器135的水平移動之前發起IR偵測。
方法隨後繼續進行到步驟S109，此處決定在終端效應器135的水平移動期間終端效應器135是否與目標槽S對準。在一些實施例中，例如，在步驟S109中的決定包括決定第二感測器132是否接收從目標槽S中的第一感測器120發射的反饋紅外線。當此決定決定了第二感測器132不從目標槽S中的第一感測器132接收反饋紅外線時，將終端效應器135決 定為與目標槽S未對準。當此決定決定了第二感測器132從目標槽S中的第一感測器132接收反饋紅外線時，將終端效應器135決定為與目標槽S對準。
回應於步驟S109中的決定決定了終端效應器135與目標槽S未對準，方法隨後繼續進行到步驟S202，此處停止終端效應器135的水平移動。然後，方法繼續回到步驟S105，並且繼續步驟S106-S109的序列。若步驟S109中的決定仍決定了終端效應器135與目標槽S未對準，則方法將按順序重複步驟S202及S105-S109，直至步驟S109中的決定決定了終端效應器135與目標槽S對準。
回應於步驟S109中的決定決定了終端效應器135與目標槽S對準，並且方法隨後繼續進行到步驟S110，此處決定終端效應器135是否到達目標槽S中的目標位置。在一些實施例中，例如，步驟S110中的決定包括將所接收的反饋紅外線的強度與在終端效應器135的水平移動期間的預定閾值IR強度進行比較。一旦所接收的反饋紅外線的強度高於預定閾值IR強度，將終端效應器135決定為到達目標槽S中的目標位置。若將終端效應器135決定為未到達目標槽S中的目標位置，則方法繼續回到步驟S107，並且重複步驟S107-S110直至步驟S110中的決定決定了終端效應器135到達目標槽S中的目標位置。
回應於步驟S110中的決定決定了終端效應器135到達目標槽S中的目標位置，方法隨後繼續進行到步驟S111，此處終止終端效應器135的水平移動。
方法隨後繼續進行到步驟S112，此處在目標槽S中垂直移動終端效應器135。在步驟S112的一些實施例中，若終端效應器135將晶圓運輸到晶圓載具110中，則垂直移動降低終端效應器135以在目標槽S的底部處將晶圓放置到擱架114上。在一些其他實施例中，若將其上不具有晶圓的終端效應器135移動到晶圓載具110中，則垂直移動提升終端效應器135以在目標槽S的頂部處升高並固持在擱架114上放置的晶圓。
方法隨後繼續進行到步驟S113，此處發起終端效應器135遠離目標槽S的水平移動。在步驟S113中的水平移動開始從目標槽S取回終端效應器135。在一些實施例中，在步驟S113中的水平移動在與步驟S107中的水平移動的方向相反的方向上執行。
方法隨後繼續進行到步驟S114，此處決定在終端效應器135遠離目標槽S的水平移動期間(亦即，在從目標槽S取回終端效應器135期間)終端效應器135是否與目標槽S對準。在一些實施例中，例如，在步驟S114中的決定包括決定第二感測器132是否接收從目標槽S中的第一感測器120發射的反饋紅外線。當此決定決定了第二感測器132不從目標槽S中的第一感測器132接收反饋紅外線時，將終端效應器135決定為與目標槽S未對準。當此決定決定了第二感測器132從目標槽S中的第一感測器132接收反饋紅外線時，將終端效應器135決定為與目標槽S對準。
回應於步驟S114中的決定決定了終端效應器135與目標槽S未對準，方法隨後繼續進行到步驟S204，此處停止終端效應器135的水平移動(亦即，停止從目標槽S取回終端效應器135)。然後，方法繼續回到步驟S112，並且繼續步驟S113及S114的序列。若步驟S114中的決定仍決定了終端效應器135與目標槽S未對準，則方法將按順序重複步驟S204及S112-S114，直至步驟S114中的決定決定了終端效應器135與目標槽S對準。
回應於步驟S114中的決定決定了終端效應器135與目標槽S對準，並且方法隨後繼續進行到步驟S115，此處決定終端效應器135是否完全從目標槽S縮回。在一些實施例中，例如，步驟S115中的決定包括將所接收的反饋紅外線的強度與在終端效應器135的水平移動期間(亦即，在從目標槽S取回終端效應器135期間)的預定閾值IR強度進行比較。一旦所接收的反饋紅外線的強度低於預定閾值IR強度，將終端效應器135決定為完全從目標槽S縮回。若將終端效應器135決定為不完全從目標槽S縮回，則方法繼續回到步驟S113，並且重複步驟S113-S115直至步驟S115中的決定決定了終端效應器135完全從目標槽S縮回。
在將終端效應器135決定為完全從目標槽S縮回之後，方法隨後繼續進行到步驟S116，此處終止IR偵測。在一些實施例中，例如，終止IR偵測包括停止終端效應器135上的第二感測器132偵測反饋紅外線及/或朝向晶圓載具110發射紅外線。
根據先前提及的實施例，一種方法包括以下步驟。將晶圓載具設置到裝載埠上。藉由晶圓載具中的第一感測器偵測槽在晶圓載具中的高度。根據所偵測的槽高度來調節晶圓傳遞裝置的高度。在晶圓傳遞裝置的經調節高度處藉由晶圓傳遞裝置向槽移動晶圓。
根據先前提及的實施例，一種方法包括以下步驟。將晶圓載具設置到裝載埠上。偵測槽在晶圓載具中的定向。將晶圓傳遞裝置的定向與槽的定向對準。利用晶圓傳遞裝置的經對準定向，藉由晶圓傳遞裝置向槽移動晶圓。
根據先前提及的實施例，一種設備包括晶圓載具及複數個感測器。晶圓載具其中具有複數個槽。槽配置為允許其中設置複數個晶圓。晶圓載具具有面向槽的內壁。感測器在晶圓載具的內壁上佈置。每個感測器在一個槽中設置並且配置為偵測對應槽的位置。
上文概述若干實施例的特徵，使得熟習此項技術者可更好地理解本揭露的態樣。熟習此項技術者應瞭解，可輕易使用本揭露作為設計或修改其他製程及結構的基礎，以便實施本文所介紹之實施例的相同目的及/或實現相同優點。熟習此項技術者亦應認識到，此類等效結構並未脫離本揭露之精神及範疇，且可在不脫離本揭露之精神及範疇的情況下產生本文的各種變化、替代及更改。
100‧‧‧晶圓搬運設備
110‧‧‧晶圓載具
111‧‧‧內壁
112‧‧‧訊號發射器
113‧‧‧第一處理器
114‧‧‧擱架
120‧‧‧第一感測器
130‧‧‧晶圓傳遞裝置
131‧‧‧訊號接收器
132‧‧‧第一感測器
133‧‧‧控制器
134‧‧‧第二處理器
135‧‧‧終端效應器
140‧‧‧裝載埠
200‧‧‧晶圓

Claims (20)

  1. 一種方法，包含：
    將一晶圓載具設置到一裝載埠上；
    藉由該晶圓載具中的一第一感測器偵測一槽在該晶圓載具中的一高度；
    根據所偵測的該槽的該高度來調節一晶圓傳遞裝置的一高度；以及
    在該晶圓傳遞裝置的該經調節高度處，藉由該晶圓傳遞裝置向該槽移動一晶圓。
  2. 如請求項1所述之方法，進一步包含：
    當該槽的該高度超出一預定範圍時，停止向該槽移動該晶圓。
  3. 如請求項2所述之方法，其中該預定範圍是從一預定的高度減約3奈米到該預定的高度加約3奈米。
  4. 如請求項1所述之方法，其中向該槽移動該晶圓包含：
    使該晶圓傳遞裝置上的一第二感測器與該晶圓載具中的該第一感測器對準。
  5. 如請求項4所述之方法，其中使該第二感測器與該第一感測器對準包含：
    藉由該第一感測器發射輻射；以及
    藉由該第二感測器接收該輻射。
  6. 如請求項5所述之方法，其中該輻射是紅外輻射。
  7. 如請求項4所述之方法，其中使該第二感測器與該第一感測器對準包含：
    藉由該第二感測器發射輻射；以及
    藉由該第一感測器接收該輻射。
  8. 如請求項1所述之方法，進一步包含：
    當該晶圓傳遞裝置上的一第二感測器不與該第一感測器對準時，停止向該槽移動該晶圓。
  9. 如請求項1所述之方法，進一步包含：
    藉由該第一感測器發射輻射；以及
    當由該第一感測器發射的輻射不由該晶圓傳遞裝置上的一第二感測器接收時，停止向該槽移動該晶圓。
  10. 如請求項1所述之方法，進一步包含：
    藉由該晶圓傳遞裝置上的一第二感測器發射輻射；以及
    當由該第二感測器發射的該輻射不由該第一感測器接收時，停止向該槽移動該晶圓。
  11. 一種方法，包含：
    將一晶圓載具設置到一裝載埠上；
    藉由該晶圓載具中的一第一感測器偵測一槽在一晶圓載具中的一定向；
    使一晶圓傳遞裝置的一定向與該槽的該定向對準；以及
    利用該晶圓傳遞裝置的該經對準定向，藉由該晶圓傳遞裝置向該槽移動一晶圓。
  12. 如請求項11所述之方法，進一步包含：
    當該槽的該定向超出一預定範圍時，停止向該槽移動該晶圓。
  13. 如請求項12所述之方法，其中該預定範圍是從約5毫米至約20毫米變化的該槽的一高度差。
  14. 如請求項11所述之方法，其中向該槽移動該晶圓包含：
    使該晶圓傳遞裝置上的一第二感測器與該晶圓載具中的該第一感測器對準。
  15. 如請求項11所述之方法，進一步包含：
    當該晶圓傳遞裝置上的一第二感測器不與該第一感測器對準時，停止向該槽移動該晶圓。
  16. 如請求項11所述之方法，進一步包含：
    藉由該第一感測器發射輻射；以及
    當由該第一感測器發射的輻射不由該晶圓傳遞裝置上的一第二感測器接收時，停止向該槽移動該晶圓。
  17. 如請求項16所述之方法，其中該輻射是紅外輻射。
  18. 如請求項11所述之方法，進一步包含：
    藉由該晶圓傳遞裝置上的一第二感測器發射輻射；以及
    當由該第二感測器發射的該輻射不由該第一感測器接收時，停止向該槽移動該晶圓。
  19. 一種設備，包含：
    一晶圓載具，其中具有複數個槽，其中該些槽配置為允許其中設置複數個晶圓，該晶圓載具具有面向該些槽的一內壁；以及
    複數個感測器，在該晶圓載具的該內壁上佈置，其中該些感測器的每一個在該些槽的一個中設置並且配置為偵測該對應槽的一位置。
  20. 如請求項19所述的設備，進一步包含：
    複數個擱架，從該晶圓載具的該內壁延伸到該晶圓載具的一開口，其中該些感測器及該些擱架以一交替方式佈置。
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